ハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置およびハイブリダイゼーション方法
【課題】 試料ＤＮＡ等の検体の電極への吸着等を抑制し、電極から発生するガスのハイブリダイゼーションへの影響を排除することができる、ハイブリダイゼーション用カートリッジ等を提供すること。
【解決手段】 本発明のハイブリダイゼーション用カートリッジ１は、貫通孔２８が形成されたゲル保持チップ２６を支持する板状のチップ支持部材１８と、少なくとも一部分が貫通孔と対向するようにチップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部３２と、第１の収容部のチップ支持部材と反対側で貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜１４と、少なくとも一部分が貫通孔と対向するようにチップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部３４と、第２の収容部のチップ支持部材と反対側で貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜１６とを備えている。
【解決手段】 本発明のハイブリダイゼーション用カートリッジ１は、貫通孔２８が形成されたゲル保持チップ２６を支持する板状のチップ支持部材１８と、少なくとも一部分が貫通孔と対向するようにチップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部３２と、第１の収容部のチップ支持部材と反対側で貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜１４と、少なくとも一部分が貫通孔と対向するようにチップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部３４と、第２の収容部のチップ支持部材と反対側で貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜１６とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置およびハイブリダイゼーション方法に関し、より詳細には、電気泳動を利用したハイブリダイゼーションに用いるハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置および電気泳動を利用したハイブリダイゼーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子を利用した病気の診断、予測等に有用なＤＮＡチップ等のバイオチップが開発されている。このようなＤＮＡチップとして、束ねた多数の中空繊維を樹脂で一体化して柱状の中空繊維配列体とし、中空繊維の中空部にプローブをゲルと共に導入してゲル内に固定化した後、この中空繊維配列体を中空繊維が延びる方向と直交する方向にスライスしたチップが知られている（特許文献１）。
【０００３】
このようなプローブがゲル内に固定化されたチップを用いたハイブリダイゼーションとしては、試料ＤＮＡ等を含む検体をゲル内で電気泳動により強制的に移動させながらゲル内のプローブとハイブリダイズさせる方法が知られている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７０８７８号公報
【特許文献２】特開２０００−６０５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２で開示されているような電気泳動を利用したハイブリダイゼーション方法では、試料ＤＮＡ等を含む検体溶液に電極が接触するため、電極への検体の吸着、電極反応による検体の変質等によって、ハイブリダイゼーション効率が低下するという問題があった。
また、電気分解により電極から発生するガスの気泡によって、検体が意図した方向に泳動することが阻害され、ハイブリダイゼーションの効率が低下するという問題もあった。
【０００６】
本発明は、試料ＤＮＡ等の検体の電極への吸着、電極反応による検体の変質を抑制し、また電極から発生するガスのハイブリダイゼーションへの影響を排除することができる、ハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置およびハイブリダイゼーション方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ハイブリダイゼーション用カートリッジであって、貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部と、該第１の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部と、該第２の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えている、ことを特徴とするハイブリダイゼーション用カートリッジが提供される。
【０００８】
このような構成によれば、試料ＤＮＡ等の検体は、ハイブリダイゼーション用カートリッジの第１の収容部又は第２の収容部に収容された状態で、ハイブリダイゼーション装置の電極間に配置されるので、試料ＤＮＡ等の検体が電極に接触することがない。従って、検体が電極に接触することに起因する上述の問題の発生が回避される。
【０００９】
また、第１の収容部、第２の収容部等がカートリッジ内に設けられているので、検体毎に新しいカートリッジを使用することにより、前に行なわれたハイブリダイゼーションで用いた検体が、後のハイブリダイゼーション処理に混入して汚染が発生する可能性が極めて低くなる。
【００１０】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記チップ支持部材が、着脱可能である。
このような構成によれば、ハイブリダイゼーション処理後に、チップ支持部材をカートリッジから取り外して、チップ支持部材のみを未反応の検体を取り除く洗浄工程等に移すことができるで、洗浄工程等の効率が向上する。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記チップ支持部材の一側面に凹部が形成され、前記第１の収容部の少なくとも一部が前記凹部によって構成されている。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記チップ支持部材の一側面に凹部が形成され、前記第１の収容部が前記凹部によって構成されている。
【００１２】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記凹部が外方に向かって開放する開口を備え、該開口が前記凹部への検体導入口を構成する。
このような構成によれば、外方に向かって開放する開口を通して第１の収容部又は第２の収容部に検体を含むサンプル液を注入することができる。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、ハイブリダイゼーション処理が行なわれたゲル保持チップから、未反応の検体を除去する洗浄処理で使用される洗浄用カートリッジであって、貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１のバッファ液収容部と、該第１のバッファ液収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２のバッファ液収容部と、該第２のバッファ液収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えている、ことを特徴とする洗浄用カートリッジが提供される。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、ハイブリダイゼーション装置であって、バッファ液槽と、バッファ液槽内に配置され、対向して配置された一対の電極と、検体とゲル保持チップとが隣接して配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジを前記一対の電極間に配置するカートリッジ収容部とを有するハイブリダイゼーション部と、前記バッファ液槽内に配置され、前記ゲル保持チップをバッファ液内で支持してゲル保持チップの洗浄を行なう洗浄部と、を備えていることを特徴とするハイブリダイゼーション装置が提供される。
【００１５】
このような構成によれば、ハイブリダイゼーションが行われるハイブリダイゼーション部と洗浄が行なわれる洗浄部とが設けられているので、それぞれの処理が効率的に行なわれる。
【００１６】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジが、貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部と、該第１の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部と、該第２の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えているハイブリダイゼーション用カートリッジであって、前記一対の電極は、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジが前記ハイブリダイゼーション部に配置されたとき、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジの第１および第２の半透膜に対向するように位置決めされている。
このような構成によれば、電極による電気泳動が効率的に行なわれので、ハイブリダイゼーションの効率も向上する。
【００１７】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記洗浄部が一対の電極を備え、前記ゲル保持チップは前記洗浄部で支持されたとき、前記一対の電極間に位置決めされる。
このような構成によれば、ゲル保持チップ内の未反応の検体が、電極によって電気泳動されるので、未反応の検体を除去する洗浄が効率的に行なわれる。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、ハイブリダイゼーション方法であって、バッファ液を収容したバッファ液槽内に設けられたカートリッジ収容部の一対の電極間に、検体とゲル保持チップとが隣接して配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジを配置するステップと、前記電極に電圧を印加して前記検体を前記ゲル保持チップの前記貫通孔に充填されたゲル内で電気泳動させ、前記ゲル内のプローブとハイブリダイゼーションさせるステップと、前記ゲル保持チップを、前記バッファ液槽内に設けられた洗浄部に移動させるステップと、前記ゲル保持チップを前記洗浄部でバッファ液に浸漬し、前記ゲル内に残留した未反応の検体を除去するステップと、を備えている、ことを特徴とするハイブリダイゼーション方法が提供される。
【００１９】
このような構成によれば、試料ＤＮＡ等の検体は、ハイブリダイゼーション用カートリッジに収容された状態で、電気泳動用の電極間に配置されるので、試料ＤＮＡ等の検体が電極に接触することがない。従って、検体が電極に接触することに起因する上述の問題が解消される。
【００２０】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記除去ステップが、電気泳動を利用して行なわれる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、試料ＤＮＡ等の検体の電極への吸着、電極反応による検体の変質を抑制し、また電極から発生するガスのハイブリダイゼーションへの影響を排除することができる、ハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置およびハイブリダイゼーション方法等が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態のハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置およびハイブリダイゼーション方法について詳細に説明する。
まず、図１ないし図３に沿って、ハイブリダイゼーション用カートリッジの構造について説明する。図１は、本実施形態のハイブリダイゼーション用カートリッジ１の斜視図、図２は図１のハイブリダイゼーション用カートリッジ１の分解斜視図、図３は図１のIII-III線に沿った断面図である。
【００２３】
ハイブリダイゼーション用カートリッジ１は、内部に支持されているゲル保持チップ（ＤＮＡチップ）の貫通孔内のゲル内に固定化されているＤＮＡプローブに、ゲル保持チップに隣接する第１の収容部に注入されたサンプル液に含まれる検体（検体ＤＮＡ等）をハイブリダイゼーションさせる際に使用されるカートリッジである。
【００２４】
図１ないし図３に示されているように、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１は、本体２を備えている。本体２は、厚さが薄い直方体形状であり、上方に向かって開口する板状の内部空間４を有している。本体２の両側壁６、８の上下方向中央よりやや下方の位置には、内部空間４に連通する円形開口１０、１２が形成されている。図３に示されているように、円形開口１０、１２は整列して配置されている。また、円形開口１０、１２には、それぞれ半透膜１４、１６が取付けられ、本体２の内部空間４の側部が、半透膜１４、１６を介して、外部と連通するように構成されている。
【００２５】
半透膜１４、１６としては、後述する第１の収容部に収容する検体ＤＮＡ等の検体を透過させず、検体を含む溶液中の水や塩類のような低分子は透過させる特性を有するものであり、本実施形態では、機械的強度に優れ、取り扱いおよびおよび入手の容易性から、セルロース膜が使用されている。しかしながら、半透膜１４、１６として、ゼラチン膜、アセテート膜、アクリルアミド系ポリマーやポリビニルアルコール等のハイドロゲル等を用いてもよい。
【００２６】
図２に示されているように、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１は、さらに、細長い板状のチップ支持部材１８を備えている。チップ支持部材１８の両側面には、チップ支持部材１８を略全長にわたって縦断して延びる凹部２０、２２が形成されている（図１および図２には、一方の凹部のみを図示）。凹部２０、２２の最下部には、チップ支持部材１８を貫通する矩形の開口２４が形成され、この開口２４にゲル保持チップ２６が着脱可能に取付けられている。ゲル保持チップ２６は、多数の貫通孔２８を備え、この貫通孔２８内にＤＮＡプローブがゲル３０とともに充填された矩形の板状部材である。ゲル保持チップ２６は、貫通孔２８がチップ支持部材１８の一方の側面から他方の側面に向かって延びるように開口２２に取付けられている（図３）。なお、図３では、明確化のため貫通孔２８が誇張されて実際より大きく描がれている。
【００２７】
本実施形態では、ゲル保持チップ２６として、上述した特許文献１に記載されているような、多数の中空繊維を樹脂で一体化して柱状の中空繊維配列体とし、中空繊維の中空部にプローブをゲル３０と共に注入してゲル３０内に固定化した後、この中空繊維配列体を中空繊維の長手方向と交叉する方向にスライスすることによって製造されたチップが使用されている。しかしながら、ゲル保持チップ２６は、このような中空繊維配列体用いたチップに限定されるものではない。例えば、特開２０００−６０５５４号に記載の樹脂板に複数の貫通孔が形成され、各貫通孔にゲルを介してプローブが保持されているチップも使用可能である。
【００２８】
チップ支持部材１８は、幅方向の横断面形状が本体２の内部空間４の横断面形状に略等しく、ゲル保持チップ２６を支持する側から本体２の上端の開口から内部空間４内に挿入され、図１に示されているように本体２内に収容される。チップ支持部材１８が本体２に完全に収容されたとき、チップ支持部材１８の上端部１８ａは、本体２の上方に突出した状態となる（図１）。
【００２９】
このとき、チップ支持部材１８に取付けられたゲル保持チップ２６は、本体２の開口１０、１２間に配置され、開口１０、１２に取付けられた半透膜１４、１６と対向する（図３）。さらに、図３に示されているように、チップ支持部材１８の両側面の凹部２０、２２によって、本体２とチップ支持部材１８の間に、２つの空間が３２、３４が形成される。すなわち、チップ支持部材１８によって本体２の内部空間４が、２つの空間３２、３４に分割される。一方の空間３２（または３４）がサンプル液を収容する第１の収容部となり、他方の空間３４（または３２）がバッファ液を収容する第２の収容部となる。これらの空間３２、３４は、一方に収容されている流体が他方に漏れ出さないように、流体密に構成されている。
上述では、第１の収容部及び第２の収容部が、流体密となっている実施形態を説明したが、他の実施形態として、第１の収容部及び第２の収容部が、連通していても良い。
【００３０】
図１および図３に示されているように、チップ支持部材１８の上端部は、本体２の上方に突出しているので、これらの空間３２、３４は、チップ支持部材１８の上端部で外方に向って開口し、外部と連通することになる。
【００３１】
開口１０、１２および半透膜１４、１６は、対向するゲル保持チップ２６の少なくとも貫通孔２８が形成されている部分と等しいかあるいはこれより大きな面積を有し、この貫通孔２８が形成されている部分を覆うように構成されている。
【００３２】
本体２およびチップ支持部材１８の材質は、サンプル液およびバッファ液に対して化学的に安定であって、イオンやその他の成分をサンプル液およびバッファ液に溶出させにくく、且つサンプル液中の検体分子の吸着が少ないものを用いることが好ましい。本実施形態では、アクリル樹脂が用いられているが、ブチルゴム、二トリルゴム、シリコンゴム、テトラフルオロエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いても良い。
【００３３】
次に、図４ないし図６に沿って、洗浄用カートリッジ４０の構造を説明する。図４は、本実施形態の洗浄用カートリッジ４０の斜視図、図５は図４の洗浄用カートリッジ１の分解斜視図、図６は図４のVI-VI線に沿った断面図である。
【００３４】
洗浄用カートリッジ４０は、ハイブリダイゼーション処理が行なわれたゲル保持チップ２６から未反応の検体を除去する洗浄処理で使用されるカートリッジであり、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１から取り出したチップ支持部材１８’を装填して、チップ支持部材１８’に取付けられているゲル保持チップ２６’内から未反応の検体を除去する洗浄処理を行なうものである。
【００３５】
図４ないし図６に示されているように、洗浄用カートリッジ４０は、本体４２を備えている。本体４２は、直方体形状であり、上方に向かって開口する板状の内部空間４４を有している。洗浄用カートリッジ４０の内部空間４４の厚さ（Ｔ２）は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の内部空間４の厚さ（Ｔ１）より大きく設定されており、したがって、洗浄用カートリッジ４０の内部空間４４は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の内部空間４より大きな容積を有している。
【００３６】
本体４２の両側壁４６、4８の上下方向中央よりやや下方の位置には、内部空間４４に連通する円形開口５０、５２が形成されている。図６に示されているように、円形開口５０、５２は整列して配置されている。また、円形開口５０、５２には、それぞれ半透膜５４、５６が取付けられ、本体４２の内部空間４４の側部が、半透膜５４、５６を介して、外部と連通するように構成されている。半透膜５４、５６としては、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の半透膜１４、１６と同様の材質が使用されている。
【００３７】
図５に示されているように、本体４２の内壁すなわち内部空間４４側の壁には、チップ支持部材１８を内部空間４４内で支持する一対のガイド５８、６０が設けられている。図５に示されているように、ガイド５８、６０は、断面「コ」字状のレールであり、ガイド５８、６０間にチップ支持部材１８を挟持することによって、チップ支持部材１８’を図４に示される内部空間４４内の所定位置に配置することができるように構成されている。
【００３８】
チップ支持部材１８が、内部空間４４内の所定位置に配置されると、チップ支持部材１８に取付けられたゲル保持チップ２６は、本体４２の開口５０、５２間に配置され、開口５０、５２に取付けられた半透膜５４、５６と対向する（図６）。
【００３９】
さらに、図６に示されているように、チップ支持部材１８’によって本体４２の内部空間４４が、２つの空間６２、６４に分割される。上述したように、洗浄用カートリッジ４０の内部空間４４の厚さ（Ｔ２）は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の内部空間４の厚さ（Ｔ１）より大きく設定されているので、洗浄用カートリッジ４０の２つの空間が６２、６４は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の２つの空間３２、３４より大きな容積を有している。洗浄用カートリッジ４０では、これら２つの空間６２、６４の両方がバッファ液を収容するバッファ液収容部となる。これら２つの空間も、例えば、洗浄用カートリッジの底部で連通していても構わない。
【００４０】
ハイブリダイゼーション用カートリッジ１と同様に、洗浄用カートリッジ４０も、本体４２の材質は、サンプル液およびバッファ液に対して化学的に安定であって、イオンやその他の成分をサンプル液およびバッファ液に溶出させにくく、且つサンプル液中の検体分子の吸着が少ないものを用いることが好ましい。本実施形態では、アクリル樹脂が用いられているが、ブチルゴム、二トリルゴム、シリコンゴム、テトラフルオロエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いても良い。
【００４１】
次に、図７に沿って、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１および洗浄用カートリッジ４０を用いてハイブリダイゼーション処理および洗浄処理を行なうハイブリダイゼーション装置７０の構造を説明する。図７は、本実施形態のハイブリダイゼーション装置７０の斜視図である。
【００４２】
ハイブリダイゼーション装置７０は、上方が開口した直方体状のバッファ液槽７２を備えている。図７に示されているように、バッファ液槽７２の開口には、カートリッジ配置部材７４が取付けられている。カートリッジ配置部材７４には、ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６と、洗浄用カートリッジ配置開口７８が、２カ所ずつ設けられている。
【００４３】
ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６は、上方からハイブリダイゼーション用カートリッジ１を差し込むと、ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６より大きな寸法を有するハイブリダイゼーション用カートリッジ１の本体２の上端肩部２ａが、ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６の縁に引っかかり、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１をバッファ液槽７２内の所定位置に保持できるように構成されている。
【００４４】
同様に、洗浄用カートリッジ配置開口７８は、洗浄用カートリッジ４０を差し込むと、洗浄用カートリッジ配置開口７８より大きな寸法を有する洗浄用カートリッジ４０の本体４２の上端肩部４２ａが、洗浄用カートリッジ配置開口７８の縁に引っかかり、洗浄用カートリッジ４０をバッファ液槽７２内の所定位置に保持できるように構成されている。
【００４５】
バッファ液槽７２に内には、電気泳動用の４対の電極８０、８２が配置されている。各電極対８０、８２は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６または洗浄用カートリッジ配置開口７８に差し込まれることよってバッファ液槽７２内で所定位置に配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジ１または洗浄用カートリッジ４０の半透膜１４、１６または５４、５６の外側の位置でこれらから所定距離、離間して、これらに対向するように配置されている。図８は、この状態における電極とカートリッジの位置関係を示す模式的な図面である。なお、図８では、各カートリッジ１、４０および電極８０、８２が、図７の状態から９０度回転した状態で示されている。
【００４６】
電極８０、８２は、導電性であれば材質は特に限定されるものではない。可逆電極を使用する場合を除けば、化学的に安定でイオンやその他の成分のバッファ液中へ溶出の少ないものが好ましく、本発明では、白金が用いられる。
【００４７】
さらに、バッファ液槽７２には、複数の給排水管８４が接続され、バッファ液槽７２にバッファ液を給排水できるように構成されている。バッファ液としては、トリス‐ホウ酸バッファ（ＴＢ）、トリス−酢酸バッファ（ＴＡ）、塩化ナトリウム−クエン酸ナトリウム（ＳＳＣ）等の電解質溶液を用いる。
【００４８】
次に、本実施形態のハイブリダイゼーション用カートリッジ１、洗浄用カートリッジ４０およびハイブリダイゼーション装置７０を用いたハイブリダイゼーション処理について説明する。
【００４９】
所定のプローブがゲル３０と共に貫通孔２８に充填されているゲル保持チップ２６が取付けられたチップ支持部材１８を、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の所定位置（図１）に取付ける。ついで、ＤＮＡ等の生体関連物質の溶液を調製し公知の方法で標識した検体を含むサンプル液をハイブリダイゼーション用カートリッジ１の第１の収容部３２の上方の外部に開放した開口から第１の収容部３２に注入する。また、バッファ液をバッファ液収容部３４に注入する。
【００５０】
一方、ハイブリダイゼーション装置７０のバッファ液槽７２には、予め調整した所定量のバッファ液を収容しておく。この状態で、チップ支持部材１８が取付けられているハイブリダイゼーション用カートリッジ１を、矢印Ａで示すように、ハイブリダイゼーション装置７０のハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６に差し込み、図８に模式的に示すように、ゲル保持チップ２６等が電極８０、８２間に配置されるハイブリダイゼーション位置に配置する。
【００５１】
次に、バッファ液槽７２内に配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジ１に対応する電極８０を正極、電極８２を負極として電圧を印加して、第１の収容部３２内に注入されたサンプル液に含まれるＤＮＡ検体を泳動させる。負に荷電したＤＮＡ検体は、第１の液収容部３２からゲル保持チップ２６のゲル３０の内部へ泳動する。ゲル３０に固定されたＤＮＡプローブに特異的なＤＮＡ検体は、ＤＮＡプローブとハイブリダイズしてゲル３０内に保持される。ＤＮＡプローブに相補的でないＤＮＡ検体は、ＤＮＡプローブとハイブリダイズせず、第２の収容部３４を通過して半透膜１６の方向に泳動する。このような電気泳動を所定時間、行なった後、電圧印加を停止する。
【００５２】
次いで、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１をバッファ液槽７２から取り出し、さらに、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１からチップ支持部材１８を取り外す。次いで、取り外したチップ支持部材１８’を、洗浄用カートリッジ４０内に取付け、洗浄用カートリッジ４０を、矢印Ｂで示すように、ハイブリダイゼーション装置７０の洗浄用カートリッジ配置開口７８に差し込み、洗浄用カートリッジ４０を、図８に模式的に示すように、ゲル保持チップ２６’等が電極８０、８２間に配置される所定位置（洗浄位置）に配置する。
【００５３】
次に、バッファ液槽７２内に配置された洗浄位置に配置された洗浄用カートリッジ４０に対応する電極８０を正極、電極８２を負極として電圧を印加して、ゲル保持チップ２６’のゲル３０内に残留している未結合検体を正極側のバッファ液収容部に泳動させ、ゲル３０から除去する洗浄処理を行なう。
【００５４】
所定時間の洗浄処理を終了すると、洗浄用カートリッジ４０をバッファ液槽７２から取り出し、洗浄用カートリッジ４０からチップ支持部材１８を抜き取り、さらに、チップ支持部材１８からゲル保持チップ２８’を取り外す。
取り外したゲル保持チップ２８’を、サンプル液に用いた標識方法に対応する検出方法により、ゲル保持チップ２８’のゲル３０に保持された生体関連物質を検出する。
上述した一連のハイブリダイゼーション処理は、一部の工程又は全ての工程を自動化することも可能である。
【００５５】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更又は変形が可能である。
上記実施形態では、洗浄時に電気泳動を利用して未反応の検体をゲルから除去するものであったが、洗浄時には、電気泳動を利用しないものであってもよい。このような洗浄処理で使用される洗浄用カートリッジは、本体の側壁に開口および半透膜が設けられていない。
【００５６】
さらに、上述したハイブリダイゼーション方法では、同一のバッファ液槽内でハイブリダイゼーションと洗浄とを行なう構成であったが、これらを別々のバッファ液槽内で行なうものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態のハイブリダイゼーション用カートリッジの斜視図である。
【図２】図１のハイブリダイゼーション用カートリッジ１の分解斜視図である。
【図３】図１のIII-III線に沿った断面図である。
【図４】本実施形態の洗浄用カートリッジの斜視図である。
【図５】図４の洗浄用カートリッジ１の分解斜視図である。
【図６】図４のVI-VI線に沿った断面図である。
【図７】本実施形態のハイブリダイゼーション装置の斜視図である。
【図８】図７のハイブリダイゼーション装置内における電極とカートリッジの位置関係を示す模式的な図面である。
【符号の説明】
【００５８】
１：ハイブリダイゼーション用カートリッジ
２：本体（ハイブリダイゼーション用カートリッジ）
４：内部空間（ハイブリダイゼーション用カートリッジ）
１０、１２：円形開口（ハイブリダイゼーション用カートリッジ）
１４、１６：半透膜（ハイブリダイゼーション用カートリッジ）
１８：チップ支持部材
２６：ゲル保持チップ
２８：貫通孔
３０：ゲル
３２：空間（第１の収容部）
３４：空間（第２の収容部）
４０：洗浄用カートリッジ
４４：内部空間（洗浄用カートリッジ）
５０、５２：円形開口（洗浄用カートリッジ）
５４、５６：半透膜（洗浄用カートリッジ）
５８、６０：ガイド
７０：ハイブリダイゼーション装置
７２：バッファ液槽
７４：カートリッジ配置部材
７６：ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口
７８：洗浄用カートリッジ配置開口
８０、８２：電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置およびハイブリダイゼーション方法に関し、より詳細には、電気泳動を利用したハイブリダイゼーションに用いるハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置および電気泳動を利用したハイブリダイゼーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子を利用した病気の診断、予測等に有用なＤＮＡチップ等のバイオチップが開発されている。このようなＤＮＡチップとして、束ねた多数の中空繊維を樹脂で一体化して柱状の中空繊維配列体とし、中空繊維の中空部にプローブをゲルと共に導入してゲル内に固定化した後、この中空繊維配列体を中空繊維が延びる方向と直交する方向にスライスしたチップが知られている（特許文献１）。
【０００３】
このようなプローブがゲル内に固定化されたチップを用いたハイブリダイゼーションとしては、試料ＤＮＡ等を含む検体をゲル内で電気泳動により強制的に移動させながらゲル内のプローブとハイブリダイズさせる方法が知られている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７０８７８号公報
【特許文献２】特開２０００−６０５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２で開示されているような電気泳動を利用したハイブリダイゼーション方法では、試料ＤＮＡ等を含む検体溶液に電極が接触するため、電極への検体の吸着、電極反応による検体の変質等によって、ハイブリダイゼーション効率が低下するという問題があった。
また、電気分解により電極から発生するガスの気泡によって、検体が意図した方向に泳動することが阻害され、ハイブリダイゼーションの効率が低下するという問題もあった。
【０００６】
本発明は、試料ＤＮＡ等の検体の電極への吸着、電極反応による検体の変質を抑制し、また電極から発生するガスのハイブリダイゼーションへの影響を排除することができる、ハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置およびハイブリダイゼーション方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ハイブリダイゼーション用カートリッジであって、貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部と、該第１の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部と、該第２の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えている、ことを特徴とするハイブリダイゼーション用カートリッジが提供される。
【０００８】
このような構成によれば、試料ＤＮＡ等の検体は、ハイブリダイゼーション用カートリッジの第１の収容部又は第２の収容部に収容された状態で、ハイブリダイゼーション装置の電極間に配置されるので、試料ＤＮＡ等の検体が電極に接触することがない。従って、検体が電極に接触することに起因する上述の問題の発生が回避される。
【０００９】
また、第１の収容部、第２の収容部等がカートリッジ内に設けられているので、検体毎に新しいカートリッジを使用することにより、前に行なわれたハイブリダイゼーションで用いた検体が、後のハイブリダイゼーション処理に混入して汚染が発生する可能性が極めて低くなる。
【００１０】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記チップ支持部材が、着脱可能である。
このような構成によれば、ハイブリダイゼーション処理後に、チップ支持部材をカートリッジから取り外して、チップ支持部材のみを未反応の検体を取り除く洗浄工程等に移すことができるで、洗浄工程等の効率が向上する。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記チップ支持部材の一側面に凹部が形成され、前記第１の収容部の少なくとも一部が前記凹部によって構成されている。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記チップ支持部材の一側面に凹部が形成され、前記第１の収容部が前記凹部によって構成されている。
【００１２】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記凹部が外方に向かって開放する開口を備え、該開口が前記凹部への検体導入口を構成する。
このような構成によれば、外方に向かって開放する開口を通して第１の収容部又は第２の収容部に検体を含むサンプル液を注入することができる。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、ハイブリダイゼーション処理が行なわれたゲル保持チップから、未反応の検体を除去する洗浄処理で使用される洗浄用カートリッジであって、貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１のバッファ液収容部と、該第１のバッファ液収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２のバッファ液収容部と、該第２のバッファ液収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えている、ことを特徴とする洗浄用カートリッジが提供される。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、ハイブリダイゼーション装置であって、バッファ液槽と、バッファ液槽内に配置され、対向して配置された一対の電極と、検体とゲル保持チップとが隣接して配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジを前記一対の電極間に配置するカートリッジ収容部とを有するハイブリダイゼーション部と、前記バッファ液槽内に配置され、前記ゲル保持チップをバッファ液内で支持してゲル保持チップの洗浄を行なう洗浄部と、を備えていることを特徴とするハイブリダイゼーション装置が提供される。
【００１５】
このような構成によれば、ハイブリダイゼーションが行われるハイブリダイゼーション部と洗浄が行なわれる洗浄部とが設けられているので、それぞれの処理が効率的に行なわれる。
【００１６】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジが、貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部と、該第１の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部と、該第２の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えているハイブリダイゼーション用カートリッジであって、前記一対の電極は、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジが前記ハイブリダイゼーション部に配置されたとき、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジの第１および第２の半透膜に対向するように位置決めされている。
このような構成によれば、電極による電気泳動が効率的に行なわれので、ハイブリダイゼーションの効率も向上する。
【００１７】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記洗浄部が一対の電極を備え、前記ゲル保持チップは前記洗浄部で支持されたとき、前記一対の電極間に位置決めされる。
このような構成によれば、ゲル保持チップ内の未反応の検体が、電極によって電気泳動されるので、未反応の検体を除去する洗浄が効率的に行なわれる。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、ハイブリダイゼーション方法であって、バッファ液を収容したバッファ液槽内に設けられたカートリッジ収容部の一対の電極間に、検体とゲル保持チップとが隣接して配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジを配置するステップと、前記電極に電圧を印加して前記検体を前記ゲル保持チップの前記貫通孔に充填されたゲル内で電気泳動させ、前記ゲル内のプローブとハイブリダイゼーションさせるステップと、前記ゲル保持チップを、前記バッファ液槽内に設けられた洗浄部に移動させるステップと、前記ゲル保持チップを前記洗浄部でバッファ液に浸漬し、前記ゲル内に残留した未反応の検体を除去するステップと、を備えている、ことを特徴とするハイブリダイゼーション方法が提供される。
【００１９】
このような構成によれば、試料ＤＮＡ等の検体は、ハイブリダイゼーション用カートリッジに収容された状態で、電気泳動用の電極間に配置されるので、試料ＤＮＡ等の検体が電極に接触することがない。従って、検体が電極に接触することに起因する上述の問題が解消される。
【００２０】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記除去ステップが、電気泳動を利用して行なわれる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、試料ＤＮＡ等の検体の電極への吸着、電極反応による検体の変質を抑制し、また電極から発生するガスのハイブリダイゼーションへの影響を排除することができる、ハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置およびハイブリダイゼーション方法等が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態のハイブリダイゼーション用カートリッジ、ハイブリダイゼーション装置およびハイブリダイゼーション方法について詳細に説明する。
まず、図１ないし図３に沿って、ハイブリダイゼーション用カートリッジの構造について説明する。図１は、本実施形態のハイブリダイゼーション用カートリッジ１の斜視図、図２は図１のハイブリダイゼーション用カートリッジ１の分解斜視図、図３は図１のIII-III線に沿った断面図である。
【００２３】
ハイブリダイゼーション用カートリッジ１は、内部に支持されているゲル保持チップ（ＤＮＡチップ）の貫通孔内のゲル内に固定化されているＤＮＡプローブに、ゲル保持チップに隣接する第１の収容部に注入されたサンプル液に含まれる検体（検体ＤＮＡ等）をハイブリダイゼーションさせる際に使用されるカートリッジである。
【００２４】
図１ないし図３に示されているように、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１は、本体２を備えている。本体２は、厚さが薄い直方体形状であり、上方に向かって開口する板状の内部空間４を有している。本体２の両側壁６、８の上下方向中央よりやや下方の位置には、内部空間４に連通する円形開口１０、１２が形成されている。図３に示されているように、円形開口１０、１２は整列して配置されている。また、円形開口１０、１２には、それぞれ半透膜１４、１６が取付けられ、本体２の内部空間４の側部が、半透膜１４、１６を介して、外部と連通するように構成されている。
【００２５】
半透膜１４、１６としては、後述する第１の収容部に収容する検体ＤＮＡ等の検体を透過させず、検体を含む溶液中の水や塩類のような低分子は透過させる特性を有するものであり、本実施形態では、機械的強度に優れ、取り扱いおよびおよび入手の容易性から、セルロース膜が使用されている。しかしながら、半透膜１４、１６として、ゼラチン膜、アセテート膜、アクリルアミド系ポリマーやポリビニルアルコール等のハイドロゲル等を用いてもよい。
【００２６】
図２に示されているように、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１は、さらに、細長い板状のチップ支持部材１８を備えている。チップ支持部材１８の両側面には、チップ支持部材１８を略全長にわたって縦断して延びる凹部２０、２２が形成されている（図１および図２には、一方の凹部のみを図示）。凹部２０、２２の最下部には、チップ支持部材１８を貫通する矩形の開口２４が形成され、この開口２４にゲル保持チップ２６が着脱可能に取付けられている。ゲル保持チップ２６は、多数の貫通孔２８を備え、この貫通孔２８内にＤＮＡプローブがゲル３０とともに充填された矩形の板状部材である。ゲル保持チップ２６は、貫通孔２８がチップ支持部材１８の一方の側面から他方の側面に向かって延びるように開口２２に取付けられている（図３）。なお、図３では、明確化のため貫通孔２８が誇張されて実際より大きく描がれている。
【００２７】
本実施形態では、ゲル保持チップ２６として、上述した特許文献１に記載されているような、多数の中空繊維を樹脂で一体化して柱状の中空繊維配列体とし、中空繊維の中空部にプローブをゲル３０と共に注入してゲル３０内に固定化した後、この中空繊維配列体を中空繊維の長手方向と交叉する方向にスライスすることによって製造されたチップが使用されている。しかしながら、ゲル保持チップ２６は、このような中空繊維配列体用いたチップに限定されるものではない。例えば、特開２０００−６０５５４号に記載の樹脂板に複数の貫通孔が形成され、各貫通孔にゲルを介してプローブが保持されているチップも使用可能である。
【００２８】
チップ支持部材１８は、幅方向の横断面形状が本体２の内部空間４の横断面形状に略等しく、ゲル保持チップ２６を支持する側から本体２の上端の開口から内部空間４内に挿入され、図１に示されているように本体２内に収容される。チップ支持部材１８が本体２に完全に収容されたとき、チップ支持部材１８の上端部１８ａは、本体２の上方に突出した状態となる（図１）。
【００２９】
このとき、チップ支持部材１８に取付けられたゲル保持チップ２６は、本体２の開口１０、１２間に配置され、開口１０、１２に取付けられた半透膜１４、１６と対向する（図３）。さらに、図３に示されているように、チップ支持部材１８の両側面の凹部２０、２２によって、本体２とチップ支持部材１８の間に、２つの空間が３２、３４が形成される。すなわち、チップ支持部材１８によって本体２の内部空間４が、２つの空間３２、３４に分割される。一方の空間３２（または３４）がサンプル液を収容する第１の収容部となり、他方の空間３４（または３２）がバッファ液を収容する第２の収容部となる。これらの空間３２、３４は、一方に収容されている流体が他方に漏れ出さないように、流体密に構成されている。
上述では、第１の収容部及び第２の収容部が、流体密となっている実施形態を説明したが、他の実施形態として、第１の収容部及び第２の収容部が、連通していても良い。
【００３０】
図１および図３に示されているように、チップ支持部材１８の上端部は、本体２の上方に突出しているので、これらの空間３２、３４は、チップ支持部材１８の上端部で外方に向って開口し、外部と連通することになる。
【００３１】
開口１０、１２および半透膜１４、１６は、対向するゲル保持チップ２６の少なくとも貫通孔２８が形成されている部分と等しいかあるいはこれより大きな面積を有し、この貫通孔２８が形成されている部分を覆うように構成されている。
【００３２】
本体２およびチップ支持部材１８の材質は、サンプル液およびバッファ液に対して化学的に安定であって、イオンやその他の成分をサンプル液およびバッファ液に溶出させにくく、且つサンプル液中の検体分子の吸着が少ないものを用いることが好ましい。本実施形態では、アクリル樹脂が用いられているが、ブチルゴム、二トリルゴム、シリコンゴム、テトラフルオロエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いても良い。
【００３３】
次に、図４ないし図６に沿って、洗浄用カートリッジ４０の構造を説明する。図４は、本実施形態の洗浄用カートリッジ４０の斜視図、図５は図４の洗浄用カートリッジ１の分解斜視図、図６は図４のVI-VI線に沿った断面図である。
【００３４】
洗浄用カートリッジ４０は、ハイブリダイゼーション処理が行なわれたゲル保持チップ２６から未反応の検体を除去する洗浄処理で使用されるカートリッジであり、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１から取り出したチップ支持部材１８’を装填して、チップ支持部材１８’に取付けられているゲル保持チップ２６’内から未反応の検体を除去する洗浄処理を行なうものである。
【００３５】
図４ないし図６に示されているように、洗浄用カートリッジ４０は、本体４２を備えている。本体４２は、直方体形状であり、上方に向かって開口する板状の内部空間４４を有している。洗浄用カートリッジ４０の内部空間４４の厚さ（Ｔ２）は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の内部空間４の厚さ（Ｔ１）より大きく設定されており、したがって、洗浄用カートリッジ４０の内部空間４４は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の内部空間４より大きな容積を有している。
【００３６】
本体４２の両側壁４６、4８の上下方向中央よりやや下方の位置には、内部空間４４に連通する円形開口５０、５２が形成されている。図６に示されているように、円形開口５０、５２は整列して配置されている。また、円形開口５０、５２には、それぞれ半透膜５４、５６が取付けられ、本体４２の内部空間４４の側部が、半透膜５４、５６を介して、外部と連通するように構成されている。半透膜５４、５６としては、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の半透膜１４、１６と同様の材質が使用されている。
【００３７】
図５に示されているように、本体４２の内壁すなわち内部空間４４側の壁には、チップ支持部材１８を内部空間４４内で支持する一対のガイド５８、６０が設けられている。図５に示されているように、ガイド５８、６０は、断面「コ」字状のレールであり、ガイド５８、６０間にチップ支持部材１８を挟持することによって、チップ支持部材１８’を図４に示される内部空間４４内の所定位置に配置することができるように構成されている。
【００３８】
チップ支持部材１８が、内部空間４４内の所定位置に配置されると、チップ支持部材１８に取付けられたゲル保持チップ２６は、本体４２の開口５０、５２間に配置され、開口５０、５２に取付けられた半透膜５４、５６と対向する（図６）。
【００３９】
さらに、図６に示されているように、チップ支持部材１８’によって本体４２の内部空間４４が、２つの空間６２、６４に分割される。上述したように、洗浄用カートリッジ４０の内部空間４４の厚さ（Ｔ２）は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の内部空間４の厚さ（Ｔ１）より大きく設定されているので、洗浄用カートリッジ４０の２つの空間が６２、６４は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の２つの空間３２、３４より大きな容積を有している。洗浄用カートリッジ４０では、これら２つの空間６２、６４の両方がバッファ液を収容するバッファ液収容部となる。これら２つの空間も、例えば、洗浄用カートリッジの底部で連通していても構わない。
【００４０】
ハイブリダイゼーション用カートリッジ１と同様に、洗浄用カートリッジ４０も、本体４２の材質は、サンプル液およびバッファ液に対して化学的に安定であって、イオンやその他の成分をサンプル液およびバッファ液に溶出させにくく、且つサンプル液中の検体分子の吸着が少ないものを用いることが好ましい。本実施形態では、アクリル樹脂が用いられているが、ブチルゴム、二トリルゴム、シリコンゴム、テトラフルオロエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いても良い。
【００４１】
次に、図７に沿って、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１および洗浄用カートリッジ４０を用いてハイブリダイゼーション処理および洗浄処理を行なうハイブリダイゼーション装置７０の構造を説明する。図７は、本実施形態のハイブリダイゼーション装置７０の斜視図である。
【００４２】
ハイブリダイゼーション装置７０は、上方が開口した直方体状のバッファ液槽７２を備えている。図７に示されているように、バッファ液槽７２の開口には、カートリッジ配置部材７４が取付けられている。カートリッジ配置部材７４には、ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６と、洗浄用カートリッジ配置開口７８が、２カ所ずつ設けられている。
【００４３】
ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６は、上方からハイブリダイゼーション用カートリッジ１を差し込むと、ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６より大きな寸法を有するハイブリダイゼーション用カートリッジ１の本体２の上端肩部２ａが、ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６の縁に引っかかり、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１をバッファ液槽７２内の所定位置に保持できるように構成されている。
【００４４】
同様に、洗浄用カートリッジ配置開口７８は、洗浄用カートリッジ４０を差し込むと、洗浄用カートリッジ配置開口７８より大きな寸法を有する洗浄用カートリッジ４０の本体４２の上端肩部４２ａが、洗浄用カートリッジ配置開口７８の縁に引っかかり、洗浄用カートリッジ４０をバッファ液槽７２内の所定位置に保持できるように構成されている。
【００４５】
バッファ液槽７２に内には、電気泳動用の４対の電極８０、８２が配置されている。各電極対８０、８２は、ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６または洗浄用カートリッジ配置開口７８に差し込まれることよってバッファ液槽７２内で所定位置に配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジ１または洗浄用カートリッジ４０の半透膜１４、１６または５４、５６の外側の位置でこれらから所定距離、離間して、これらに対向するように配置されている。図８は、この状態における電極とカートリッジの位置関係を示す模式的な図面である。なお、図８では、各カートリッジ１、４０および電極８０、８２が、図７の状態から９０度回転した状態で示されている。
【００４６】
電極８０、８２は、導電性であれば材質は特に限定されるものではない。可逆電極を使用する場合を除けば、化学的に安定でイオンやその他の成分のバッファ液中へ溶出の少ないものが好ましく、本発明では、白金が用いられる。
【００４７】
さらに、バッファ液槽７２には、複数の給排水管８４が接続され、バッファ液槽７２にバッファ液を給排水できるように構成されている。バッファ液としては、トリス‐ホウ酸バッファ（ＴＢ）、トリス−酢酸バッファ（ＴＡ）、塩化ナトリウム−クエン酸ナトリウム（ＳＳＣ）等の電解質溶液を用いる。
【００４８】
次に、本実施形態のハイブリダイゼーション用カートリッジ１、洗浄用カートリッジ４０およびハイブリダイゼーション装置７０を用いたハイブリダイゼーション処理について説明する。
【００４９】
所定のプローブがゲル３０と共に貫通孔２８に充填されているゲル保持チップ２６が取付けられたチップ支持部材１８を、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１の所定位置（図１）に取付ける。ついで、ＤＮＡ等の生体関連物質の溶液を調製し公知の方法で標識した検体を含むサンプル液をハイブリダイゼーション用カートリッジ１の第１の収容部３２の上方の外部に開放した開口から第１の収容部３２に注入する。また、バッファ液をバッファ液収容部３４に注入する。
【００５０】
一方、ハイブリダイゼーション装置７０のバッファ液槽７２には、予め調整した所定量のバッファ液を収容しておく。この状態で、チップ支持部材１８が取付けられているハイブリダイゼーション用カートリッジ１を、矢印Ａで示すように、ハイブリダイゼーション装置７０のハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口７６に差し込み、図８に模式的に示すように、ゲル保持チップ２６等が電極８０、８２間に配置されるハイブリダイゼーション位置に配置する。
【００５１】
次に、バッファ液槽７２内に配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジ１に対応する電極８０を正極、電極８２を負極として電圧を印加して、第１の収容部３２内に注入されたサンプル液に含まれるＤＮＡ検体を泳動させる。負に荷電したＤＮＡ検体は、第１の液収容部３２からゲル保持チップ２６のゲル３０の内部へ泳動する。ゲル３０に固定されたＤＮＡプローブに特異的なＤＮＡ検体は、ＤＮＡプローブとハイブリダイズしてゲル３０内に保持される。ＤＮＡプローブに相補的でないＤＮＡ検体は、ＤＮＡプローブとハイブリダイズせず、第２の収容部３４を通過して半透膜１６の方向に泳動する。このような電気泳動を所定時間、行なった後、電圧印加を停止する。
【００５２】
次いで、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１をバッファ液槽７２から取り出し、さらに、ハイブリダイゼーション用カートリッジ１からチップ支持部材１８を取り外す。次いで、取り外したチップ支持部材１８’を、洗浄用カートリッジ４０内に取付け、洗浄用カートリッジ４０を、矢印Ｂで示すように、ハイブリダイゼーション装置７０の洗浄用カートリッジ配置開口７８に差し込み、洗浄用カートリッジ４０を、図８に模式的に示すように、ゲル保持チップ２６’等が電極８０、８２間に配置される所定位置（洗浄位置）に配置する。
【００５３】
次に、バッファ液槽７２内に配置された洗浄位置に配置された洗浄用カートリッジ４０に対応する電極８０を正極、電極８２を負極として電圧を印加して、ゲル保持チップ２６’のゲル３０内に残留している未結合検体を正極側のバッファ液収容部に泳動させ、ゲル３０から除去する洗浄処理を行なう。
【００５４】
所定時間の洗浄処理を終了すると、洗浄用カートリッジ４０をバッファ液槽７２から取り出し、洗浄用カートリッジ４０からチップ支持部材１８を抜き取り、さらに、チップ支持部材１８からゲル保持チップ２８’を取り外す。
取り外したゲル保持チップ２８’を、サンプル液に用いた標識方法に対応する検出方法により、ゲル保持チップ２８’のゲル３０に保持された生体関連物質を検出する。
上述した一連のハイブリダイゼーション処理は、一部の工程又は全ての工程を自動化することも可能である。
【００５５】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更又は変形が可能である。
上記実施形態では、洗浄時に電気泳動を利用して未反応の検体をゲルから除去するものであったが、洗浄時には、電気泳動を利用しないものであってもよい。このような洗浄処理で使用される洗浄用カートリッジは、本体の側壁に開口および半透膜が設けられていない。
【００５６】
さらに、上述したハイブリダイゼーション方法では、同一のバッファ液槽内でハイブリダイゼーションと洗浄とを行なう構成であったが、これらを別々のバッファ液槽内で行なうものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態のハイブリダイゼーション用カートリッジの斜視図である。
【図２】図１のハイブリダイゼーション用カートリッジ１の分解斜視図である。
【図３】図１のIII-III線に沿った断面図である。
【図４】本実施形態の洗浄用カートリッジの斜視図である。
【図５】図４の洗浄用カートリッジ１の分解斜視図である。
【図６】図４のVI-VI線に沿った断面図である。
【図７】本実施形態のハイブリダイゼーション装置の斜視図である。
【図８】図７のハイブリダイゼーション装置内における電極とカートリッジの位置関係を示す模式的な図面である。
【符号の説明】
【００５８】
１：ハイブリダイゼーション用カートリッジ
２：本体（ハイブリダイゼーション用カートリッジ）
４：内部空間（ハイブリダイゼーション用カートリッジ）
１０、１２：円形開口（ハイブリダイゼーション用カートリッジ）
１４、１６：半透膜（ハイブリダイゼーション用カートリッジ）
１８：チップ支持部材
２６：ゲル保持チップ
２８：貫通孔
３０：ゲル
３２：空間（第１の収容部）
３４：空間（第２の収容部）
４０：洗浄用カートリッジ
４４：内部空間（洗浄用カートリッジ）
５０、５２：円形開口（洗浄用カートリッジ）
５４、５６：半透膜（洗浄用カートリッジ）
５８、６０：ガイド
７０：ハイブリダイゼーション装置
７２：バッファ液槽
７４：カートリッジ配置部材
７６：ハイブリダイゼーション用カートリッジ配置開口
７８：洗浄用カートリッジ配置開口
８０、８２：電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリダイゼーション用カートリッジであって、
貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部と、
該第１の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部と、
該第２の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えている、
ことを特徴とするハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項２】
前記チップ支持部材が、着脱可能である、
請求項１に記載のハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項３】
前記チップ支持部材の一側面に凹部が形成され、前記第１の収容部の少なくとも一部が前記凹部によって構成されている、
請求項１または２に記載のハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項４】
前記チップ支持部材の一側面に凹部が形成され、前記第１の収容部が前記凹部によって構成されている、
請求項１または２に記載のハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項５】
前記凹部が外方に向かって開放する開口を備え、該開口が前記凹部への検体導入口を構成する、
請求項３または４に記載のハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項６】
ハイブリダイゼーション処理が行なわれたゲル保持チップから、未反応の検体を除去する洗浄処理で使用される洗浄用カートリッジであって、
貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１のバッファ液収容部と、
該第１のバッファ液収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２のバッファ液収容部と、
該第２のバッファ液収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えている、
ことを特徴とする洗浄用カートリッジ。
【請求項７】
ハイブリダイゼーション装置であって、
バッファ液槽と、
該バッファ液槽内に配置され、対向して配置された一対の電極と、検体とゲル保持チップとが隣接して配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジを前記一対の電極間に配置するカートリッジ収容部とを有するハイブリダイゼーション部と、
前記バッファ液槽内に配置され、前記ゲル保持チップをバッファ液内で支持してゲル保持チップの洗浄を行なう洗浄部と、を備えている、
ことを特徴とするハイブリダイゼーション装置。
【請求項８】
前記ハイブリダイゼーション用カートリッジが、
貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部と、
該第１の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部と、
該第２の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えているハイブリダイゼーション用カートリッジであって、
前記一対の電極は、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジが前記ハイブリダイゼーション部に配置されたとき、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジの第１および第２の半透膜に対向するように位置決めされている、
請求項７に記載のハイブリダイゼーション装置。
【請求項９】
前記洗浄部が一対の電極を備え、前記ゲル保持チップは前記洗浄部で支持されたとき、前記一対の電極間に位置決めされる、
請求項８に記載のハイブリダイゼーション装置。
【請求項１０】
ハイブリダイゼーション方法であって、
バッファ液を収容したバッファ液槽内に設けられたカートリッジ収容部の一対の電極間に、検体とゲル保持チップとが隣接して配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジを配置するステップと、
前記電極に電圧を印加して前記検体を前記ゲル保持チップの前記貫通孔に充填されたゲル内で電気泳動させ、前記ゲル内のプローブとハイブリダイゼーションさせるステップと、
前記ゲル保持チップを、前記バッファ液槽内に設けられた洗浄部に移動させるステップと、
前記ゲル保持チップを前記洗浄部でバッファ液に浸漬し、前記ゲル内に残留した未反応の検体を除去するステップと、を備えている、
ことを特徴とするハイブリダイゼーション方法。
【請求項１１】
前記除去ステップが、電気泳動を利用して行なわれる、
請求項１０に記載のハイブリダイゼーション方法。
【請求項１】
ハイブリダイゼーション用カートリッジであって、
貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部と、
該第１の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部と、
該第２の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えている、
ことを特徴とするハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項２】
前記チップ支持部材が、着脱可能である、
請求項１に記載のハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項３】
前記チップ支持部材の一側面に凹部が形成され、前記第１の収容部の少なくとも一部が前記凹部によって構成されている、
請求項１または２に記載のハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項４】
前記チップ支持部材の一側面に凹部が形成され、前記第１の収容部が前記凹部によって構成されている、
請求項１または２に記載のハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項５】
前記凹部が外方に向かって開放する開口を備え、該開口が前記凹部への検体導入口を構成する、
請求項３または４に記載のハイブリダイゼーション用カートリッジ。
【請求項６】
ハイブリダイゼーション処理が行なわれたゲル保持チップから、未反応の検体を除去する洗浄処理で使用される洗浄用カートリッジであって、
貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１のバッファ液収容部と、
該第１のバッファ液収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２のバッファ液収容部と、
該第２のバッファ液収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えている、
ことを特徴とする洗浄用カートリッジ。
【請求項７】
ハイブリダイゼーション装置であって、
バッファ液槽と、
該バッファ液槽内に配置され、対向して配置された一対の電極と、検体とゲル保持チップとが隣接して配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジを前記一対の電極間に配置するカートリッジ収容部とを有するハイブリダイゼーション部と、
前記バッファ液槽内に配置され、前記ゲル保持チップをバッファ液内で支持してゲル保持チップの洗浄を行なう洗浄部と、を備えている、
ことを特徴とするハイブリダイゼーション装置。
【請求項８】
前記ハイブリダイゼーション用カートリッジが、
貫通孔が形成されたゲル保持チップを支持する板状のチップ支持部材と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように該チップ支持部材の一側面に隣接して設けられた第１の収容部と、
該第１の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第１の半透膜と、
少なくとも一部分が前記貫通孔と対向するように前記チップ支持部材の他側面に隣接して設けられた第２の収容部と、
該第２の収容部の前記チップ支持部材と反対側で前記貫通孔と対向するように配置された第２の半透膜と、を備えているハイブリダイゼーション用カートリッジであって、
前記一対の電極は、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジが前記ハイブリダイゼーション部に配置されたとき、前記ハイブリダイゼーション用カートリッジの第１および第２の半透膜に対向するように位置決めされている、
請求項７に記載のハイブリダイゼーション装置。
【請求項９】
前記洗浄部が一対の電極を備え、前記ゲル保持チップは前記洗浄部で支持されたとき、前記一対の電極間に位置決めされる、
請求項８に記載のハイブリダイゼーション装置。
【請求項１０】
ハイブリダイゼーション方法であって、
バッファ液を収容したバッファ液槽内に設けられたカートリッジ収容部の一対の電極間に、検体とゲル保持チップとが隣接して配置されたハイブリダイゼーション用カートリッジを配置するステップと、
前記電極に電圧を印加して前記検体を前記ゲル保持チップの前記貫通孔に充填されたゲル内で電気泳動させ、前記ゲル内のプローブとハイブリダイゼーションさせるステップと、
前記ゲル保持チップを、前記バッファ液槽内に設けられた洗浄部に移動させるステップと、
前記ゲル保持チップを前記洗浄部でバッファ液に浸漬し、前記ゲル内に残留した未反応の検体を除去するステップと、を備えている、
ことを特徴とするハイブリダイゼーション方法。
【請求項１１】
前記除去ステップが、電気泳動を利用して行なわれる、
請求項１０に記載のハイブリダイゼーション方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２８０２５８（Ｐ２００６−２８０２５８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０３６０８（Ｐ２００５−１０３６０８）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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